用户侧分散储能设备的实时功率分配系统和分配方法
【专利摘要】本发明公开了电力系统运行控制【技术领域】中的一种用户侧分散储能设备的实时功率分配系统和分配方法。系统包括电力调度中心，分散储能能量管理系统和分散储能设备；方法包括：确定可用分散储能设备的数量和可用分散储能设备的初始荷电状态；提取每个可用分散储能设备模型参数；每个可用分散储能设备计算在预调节时间T内的最大充电/放电功率；可用分散储能设备具备执行电力调度的调节能力，则计算每个可用分散储能设备的预期功率并将其调节至预期功率。本发明考虑了分散储能电池的充放电特性，在分散储能参与电力系统辅助调节时，能够有效兼顾分散储能的运行安全并确保分散储能准确执行电力调度指令。
【专利说明】用户侧分散储能设备的实时功率分配系统和分配方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统运行控制【技术领域】，尤其涉及一种用户侧分散储能设备的实时功率分配系统和分配方法。
【背景技术】
[0002]分散储能设备是指设置在楼宇、商铺、住宅以及小型发电站等各种场所的储能装置，可以把输出不稳定的风力发电或太阳能电力充入到分散型蓄电系统中，使其平稳地向系统输出。而在电力消费量激增(减)时，也可从分散储能设备中瞬间输出(存储)电能，使电网电压、频率稳定，还可以大幅降低二氧化碳的排放。随着分布式发电的发展，与其配套的储能规模的扩大将为电力系统提供巨大的备用容量。另外，电动汽车的普及使得以储能电池为代表的分散储能在参与电力系统的辅助调节上具有广阔的前景，在智能电网的大环境下，分散储能甚至将革命性的改变电力系统的运行现状。
[0003]然而，目前分散储能的无序控制状态不仅没有对电网运行带来上述效益，以电动汽车并网充电为例，它反而影响了电网的安全稳定运行。挖掘分散储能对电网的调节潜力，需要采用一定的技术手段对可控的分散储能设备进行有效的能量管理。值得注意的是，大部分分散储能设备并不属于电网运营商的资产，这就对分散储能参与系统辅助调节带来两个难题:1)利用分散储能进行系统调节时，如何兼顾用户资产安全，保障分散储能的安全运行？ 2)即使在电力市场的激励措施下也无法对所有分散储能设备进行完全的调度控制，如何避免用户的随机行为影响分散储能设备准确执行电力调度指令？
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提出一种用户侧分散储能设备的实时功率分配系统和分配方法，用于解决现有技术中存在的问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种用户侧分散储能设备的实时功率分配系统，其特征是所述系统包括:电力调度中心，分散储能能量管理系统和分散储能设备；
[0006]所述电力调度中心与分散储能能量管理系统相连；
[0007]所述分散储能能量管理系统与分散储能设备相连；
[0008]所述电力调度中心用于通过分散储能能量管理系统向分散储能设备发送包含有功功率和预调节时间的调节指令；
[0009]所述分散储能能量管理系统用于判断分散储能设备是否具备执行电力调度的调节能力，当判断分散储能设备具备执行电力调度的调节能力时，调节分散储能设备的预期功率;
[0010]所述分散储能设备用于计算预调节时间内分散储能设备的最大充电/放电功率并发送至分散储能能量管理系统。
[0011]一种用户侧分散储能设备的实时功率分配方法，其特征是所述方法包括:[0012]步骤1:确定可用分散储能设备的数量N和可用分散储能设备的初始荷电状态SOC ；
[0013]步骤2:提取每个可用分散储能设备的模型参数，包括指数区域电压幅值、指数区域时间常数的倒数、极化电阻、电池电压常数和电池内阻；
[0014]步骤3:电力调度中心向每个可用分散储能设备发送包含有功功率Psrt和预调节时间T的调节指令；
[0015]步骤4:每个可用分散储能设备计算在预调节时间T内的最大充电/放电功率；
[0016]步骤5:判断可用分散储能设备是否具备执行电力调度的调节能力，如果可用分散储能设备具备执行电力调度的调节能力，则执行步骤8 ;否则，执行步骤6 ;
[0017]判断可用分散储能设备是否具备执行电力调度的调节能力具体为，当有功功率Psrt小于等于可用分散储能设备在预调节时间T内的最大充电/放电功率之和时，则分散储能设备具备执行电力调度的调节能力；
[0018]步骤6:将可用分散储能设备在预调节时间T内的最大充电/放电功率之和反馈至电力调度中心，电力调度中心重设有功功率Psrt，并重新向可用分散储能设备发送包含有功功率Psrt和预调节时间T的调节指令；
[0019]步骤7:可用分散储能设备接收电力调度中心的调度指令后，返回步骤4 ;
[0020]步骤8:计算每个可用分散储能设备的预期功率，并将每个可用分散储能设备的实际功率调节至预期功率。
[0021]所述提取可用分散储能设备的模型参数具体包括: [0022]子步骤101:采集可用分散储能设备的充放电次数k ；
[0023]子步骤102:将可用分散储能设备等效为由q组单体电池组串联组成的储能电池，所述单体电池组由P个单体电池并联而成；
[0024]子步骤103:调用每个单体电池的寿命测试数据曲线；
[0025]子步骤104:分别计算每个单体电池的电池内阻和指数区域时间常数的倒数；
I—"⑷.[0026]其中，所述单体电池的电池内阻的计算公式为A = UiloJk)
[0027]
Qjc
,(k)为单体电池的寿命测试数据曲线的电压相对恒定阶段的终点nom对应的单体电池端电压；
[0028]Qnoffl(k)为单体电池的寿命测试数据曲线的电压相对恒定阶段的终点nom对应的单体电池剩余电量；
[0029]C为单体电池的寿命测试实验时的放电倍率；
[0030]n (k)为单体电池的电池效率；
[0031]所述单体电池的指数区域时间常数的倒数的计算公式为戽;
[0032]
^exp '
Lp(k)为单体电池的寿命测试数据曲线的具有指数函数特征阶段的终点exp对应的单体电池剩余电量；
[0033]子步骤105:采用方程组分别计算单体电池的指数区域电压幅值、极化电阻和电池电压常数；
[0034]所述方程组为:
【权利要求】
1.一种用户侧分散储能设备的实时功率分配系统，其特征是所述系统包括:电力调度中心，分散储能能量管理系统和分散储能设备；所述电力调度中心与分散储能能量管理系统相连；所述分散储能能量管理系统与分散储能设备相连；所述电力调度中心用于通过分散储能能量管理系统向分散储能设备发送包含有功功率和预调节时间的调节指令；所述分散储能能量管理系统用于判断分散储能设备是否具备执行电力调度的调节能力，当判断分散储能设备具备执行电力调度的调节能力时，调节分散储能设备的预期功率；所述分散储能设备用于计算预调节时间内分散储能设备的最大充电/放电功率并发送至分散储能能量管理系统。
2.一种用户侧分散储能设备的实时功率分配方法，其特征是所述方法包括:步骤1:确定可用分散储能设备的数量N和可用分散储能设备的初始荷电状态SOC ；步骤2:提取每个可用分散储能设备的模型参数，包括指数区域电压幅值、指数区域时间常数的倒数、极化电阻、电池电压常数和电池内阻；步骤3:电力调度中心向每个可用分散储能设备发送包含有功功率Psrt和预调节时间T的调节指令；步骤4:每个可用分散储能设备计算在预调节时间T内的最大充电/放电功率；步骤5:判断可用分散储能设备是否具备执行电力调度的调节能力，如果可用分散储能设备具备执行电力调度的调节能力，则执行步骤8 ;否则，执行步骤6 ；判断可用分散储能设备是否具备执行电力调度的调节能力具体为，当有功功率Psrt小于等于可用分散储能设备在预调节时间T内的最大充电/放电功率之和时，则分散储能设备具备执行电力调度的调节能力；步骤6:将可用分散储能设备在预调节时间T内的最大充电/放电功率之和反馈至电力调度中心，电力调度中心重设有功功率Psrt，并重新向可用分散储能设备发送包含有功功率Pset和预调节时间T的调节指令；步骤7:可用分散储能设备接收电力调度中心的调度指令后，返回步骤4 ；步骤8:计算每个可用分散储能设备的预期功率，并将每个可用分散储能设备的实际功率调节至预期功率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述提取可用分散储能设备的模型参数具体包括:子步骤101:采集可用分散储能设备的充放电次数k ；子步骤102:将可用分散储能设备等效为由q组单体电池组串联组成的储能电池，所述单体电池组由P个单体电池并联而成；子步骤103:调用每个单体电池的寿命测试数据曲线；子步骤104:分别计算每个单体电池的电池内阻和指数区域时间常数的倒数；其中，所述单体电池的电池内阻的计算公式为
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述步骤4包括:子步骤201:令j=l，任取Pa ≤ Pj ≤ Pb，将Pj作为可用分散储能设备等效的储能电池的放电功率；其中，Pa为可用分散储能设备等效的储能电池的最小放电功率，Pb为可用分散储能设备等效的储能电池的最大放电功率；子步骤202:令s=l，并利用公式
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是所述计算每个可用分散储能设备的预期功P _ rmax p.率采用公式τ—今P - ’其中，Ρτ为第τ个可用分散储能设备的预期功率，Ρ,-为/ λ rmaxτ-Ι第τ个可用分散储能设备等效的储能电池在预调节时间T内的最大充电/放电功率，τ =1,2,..., N, N 为可用分散储能设备的数量。
【文档编号】G06Q10/06GK103427429SQ201310365789
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】刘念, 段力铭, 张建华, 刘宗歧 申请人:华北电力大学